Ստիռլինգի շարժիչ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Ստիրլինգի շարժիչ, ջերմային մեքենա, որում աշխատանքային մարմինը, որը գազ կամ հեղուկ վառելիք է, շարժվում է փակ ծավալում:

Ստիռլինգի շարժիչ

Հիմնված է էներգիայի անջատման միջոցով պարբերական տաքացման և սառեցման վրա, ինչի արդյունքում աշխատանքային մարմնի ծավալը փոփոխվում է:

Կարող է աշխատել ցանկացած ջերմության աղբյուրի դեպքում:

Պատմություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ռոբերտ Ստիռլինգ

Ստիռլինգի շարժիչի առաջին արտոնագրողը համարվում է շոտլանդացի քահանա Ռոբերտ Ստիռլինգը (1816 թվական, սեպտեմբերի 27):

Սակայն առաջին ջերմային շարժիչները հայտնի էին դեռ XVII դարից: Ստիռլինգի ձեռքբերումը համարվում է մաքրող սարքի ավելացումը, որը նա անվանեց «էկոնոմ»:

ժամանակակից գրականության մեջ այդ մաքրող սարքը անվանվում է «ռեգեներատոր»: Այն մեծացնում է շարժիչի արտադրողականությունը, ջերմությունը պահելով շարժիչի տաք մասում, այն ժամանակի ընթացքում, երբ աշխատանքային մարմինը սառում է: Այս պրոցեսը մեծացնում է համակարգի էֆեկտիվությունը:

Գազը, անցնելով ռեգեներատորի միջով մի ուղղությամբ, տալիս է (կամ ստանում է) ջերմություն, իսկ հակառակ ուղղությամբ շարժման ընթացքում կլանում է (տալիս է) ջերմություն:

Ռեգեներատորը կարող է լինել արտաքին, կախված գլանի նկատմամբ տեղակայման դիրքից, կարող է նաև տեղադրված լինել բետտա կամ գամմա կառուցվածքներում: Երկրորդ դեպքում շարժիչի չափերը ավելի փոքր են ստացվում:

1843 թվականին Ջեյմս Ստիռլինգը այդ շարժիչը օգտագործեց այն գործարանում, որտեղ աշխատում էր որպես ինժեներ: 1939 թվականին «Ֆիլիպս» ֆիրման մեծացրեց շարժիչի հզորությունը մինչև 200 ձիաուժ:

Ստիռլինգի շարժիչը լայնորեն օգտագործվում էր շոգեմեքենաներում:

Նկարագրություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

XIX դարում ինժեներները ցանկանում էին գոլորշով աշխատող շարժիչները փոխարինել ավել կատարելագործվածներով, քանի որ այդ ժամանակի շարժիչները բարձր ճնշումների պատճառով պայթում էին, իսկ վերանորոգման համար սարքեր չկային:

Լավագույն տարբերակ համարվեց Ստիռլինգի շարժիչը, որը կարող էր աշխատանքի վերածել ջերմաստիճանների ցանկացած տարբերություն:

Աշխատանքի սկզբունքը փակ գլանում աշխատանքային մարմնի անընդհատ տաքացման և սառեցման մեջ է:

Սովորաբար որպես աշխատանքային մարմին օգտագործվում է օդը, բայց օգտագործվում են նաև ջրածին և հելիում:

Փորձերի ընթացքում օգտագործվել է նաև ֆրեոններ, պրոպան-բութան և ջուր: Վերջին դեպքում ջուրը մնում է հեղուկ վիճակում ողջ թերմոդինամիկական ցիկլի ընթացքում:

Փոփոխական հոսանքի գեներատորով Ստիռլինգի շարժիչ

Հեղուկ աշխատանքային մարմնով շարժիչները ունեն փոքր չափեր, բարձր հզորություն և աշխատանքայի մեծ ճնշումներ:

Գոյություն ունեն նաև երկփուլ ստիռլինգի շարժիչներ: Դրանք նույնպես բնութագրվում են բարձր հզորությամբ և մեծ աշխատանքային ճնշումներով:

Թերմոդինամիկաից հայտնի է, որ ճնշումը, ջերմաստիճանը և իդելական գազի ծավալը կապված են հետևյալ առնչությամբ՝

,

որտեղ

  • P՝ գազի ճնշում,
  • V` գազի ծավալ,
  • v՝ գազի մոլերի քանակ,
  • R՝ ոււնիվերսալ գազային հաստատուն,
  • Т՝ ջերմաստիճանը Կելվինով: Սա նշանակում է, որ տաքացնելիս գազի ծավալը մեծանում է, իսկ սառեցնելիս՝ փոքրանում: Այն գազի հատկություններից է և ընկած է Ստիռլինգի շարժիչի աշխատանքի հիմքում:

Ստիռլինգի շարժիչը օգտագործում է Ստիռլինգի ցիկլը, որը թերմոդինամիկական տեսանկյունից չի զիջում Կառնոյի ցիկլին, նույնիսկ ունի առավելություն:

Ստիռլինգի ցիկլ

Պատճառն այն է, որ Կառնոյի ցիկլը բաղկացած է իրարից շատ տարբերվող իզոթերմերից ու ադիաբադերից: Այդ ցիկլի օգտագործումը քիչ հեռանկարային է:

Ստիռլինգի ցիկլը հնարավորություն է տալիս ստանալ աշխատող շարժիչ խելամիտ չափսերում:

Ստիռլինգի ցիկլը բաղկացած է 4 փուլից և կազմված է 2 հաջորդական փուլերից՝ տաքացում, ծավալի մեծացում, անցում դեպի սառնության աղբյուր, սառեցում, սեղմում և անցում դեպի ջերմության աղբյուր:

Այսպիսով, ջերմության աղբյուրից դեպի սառնության աղբյուր անցումը ուղեկցվում է գլանում գազի ծավալի մեծացմամբ ու գազի սեղմմամբ: Այդ ընթացքում փոխվում է ճնշումը, ինչի շնորհիվ կարելի է ստանալ օգտակար աշխատանք:

Աշխատանքային մարմնի տաքացումն ու սառեցումը կատարվում է 2 և 4 հատվածներում: Իդեալական դեպքում արձակված և կլանված ջերմությունները քանակապես համընկնում են:

Օգտակար աշխատանքը կատարվում է միայն իզոթերմերի ընթացքում, այսինքն կախված է ջեռուցչի և սառնարանի ջերմաստիճաններից, ինչպես Կառնոյի ցիկլի դեպքում:

Stirlingmotor-Phase1.png
Stirlingmotor-Phase2.png
Stirlingmotor-Phase3.png
4

Արտաքին հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]